Raspberry Piに増設したSDカードの速度を測る 1bitモードと4bitモードの比較

Raspberry Piに増設したSDカードのパフォーマンスをfioで測ってみました。
増設方法は以下で紹介しています。 tshell.hatenablog.com

実は前の記事のようにdtboファイルを作らなくても以下の設定を/boot/config.txtに追記するだけで使えました。

dtoverlay=sdio,poll_once=off,sdio_overclock=50

前回はbus_width=1を指定して動作させ，とりあえず動いて喜んでいましたがこれを指定すると1bitモードで動作するようです。せっかくDAT0〜3まで結線しているのにDAT0しか使っていません。
今回はbus_width=1の指定を外してデフォルトの4bitモードで動作させ，どれくらい速度が違うのか測ってみます。

環境

以下のものを使用しました。

Raspberry Pi Compute Module 3+(8GBモデル)
Compute Module IO
Raspbian Buster Lite
MicroSDカード(SDSDQAF3-008G-I) datasheet

測り方

SDカードをマウントしたあと，fioを使用してSDカードへの書き込み速度を測ってみます。
以下のコマンドを実行します。

$ sudo mount -t ext4 /dev/mmcblk1 /mnt/sdcard
$ fio -filename=/mnt/sdcard/test1g -direct=1 -rw=write -bs=4k -size=1G -name=file1

/mnt/sdcardに1GBのファイルをブロックサイズ4kBで書き込んでアクセス速度を測ります。

1bitモード

まずは/boot/config.txtへの追記内容を以下のようにしたときの速度を測ってみます。

dtoverlay=sdio,poll_once=off,bus_width=1,sdio_overclock=50

結果は以下のようになりました。

file1: (g=0): rw=write, bs=(R) 4096B-4096B, (W) 4096B-4096B, (T) 4096B-4096B, ioengine=psync, iodepth=1
fio-3.12
Starting 1 process
file1: Laying out IO file (1 file / 1024MiB)
Jobs: 1 (f=1): [W(1)][100.0%][w=1628KiB/s][w=407 IOPS][eta 00m:00s]
file1: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=667: Mon Dec  2 04:37:06 2019
  write: IOPS=406, BW=1626KiB/s (1665kB/s)(1024MiB/644787msec); 0 zone resets
    clat (usec): min=1602, max=20014, avg=2442.16, stdev=763.70
     lat (usec): min=1603, max=20019, avg=2444.70, stdev=763.72
    clat percentiles (usec):
     |  1.00th=[ 1926],  5.00th=[ 1975], 10.00th=[ 2040], 20.00th=[ 2073],
     | 30.00th=[ 2089], 40.00th=[ 2114], 50.00th=[ 2147], 60.00th=[ 2311],
     | 70.00th=[ 2507], 80.00th=[ 2900], 90.00th=[ 3064], 95.00th=[ 3294],
     | 99.00th=[ 3851], 99.50th=[ 9110], 99.90th=[10814], 99.95th=[11338],
     | 99.99th=[13042]
   bw (  KiB/s): min= 1552, max= 1736, per=100.00%, avg=1626.02, stdev=20.09, samples=1289
   iops        : min=  388, max=  434, avg=406.50, stdev= 5.02, samples=1289
  lat (msec)   : 2=8.00%, 4=91.17%, 10=0.61%, 20=0.22%, 50=0.01%
  cpu          : usr=0.59%, sys=7.93%, ctx=265811, majf=0, minf=23
  IO depths    : 1=100.0%, 2=0.0%, 4=0.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%
     submit    : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
     complete  : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
     issued rwts: total=0,262144,0,0 short=0,0,0,0 dropped=0,0,0,0
     latency   : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=1

Run status group 0 (all jobs):
  WRITE: bw=1626KiB/s (1665kB/s), 1626KiB/s-1626KiB/s (1665kB/s-1665kB/s), io=1024MiB (1074MB), run=644787-644787msec

Disk stats (read/write):
  mmcblk1: ios=0/262310, merge=0/279, ticks=0/592877, in_queue=592690, util=91.91%

IOPS(1秒あたりのIO数)が406，アクセス速度は1665kB/sでした。

4bitモード

次に/boot/config.txtの追記内容を以下のようにして4bitモードでの速度を測ってみます。

dtoverlay=sdio,poll_once=off,sdio_overclock=50

結果は以下のようになりました。

file1: (g=0): rw=write, bs=(R) 4096B-4096B, (W) 4096B-4096B, (T) 4096B-4096B, ioengine=psync, iodepth=1
fio-3.12
Starting 1 process
Jobs: 1 (f=1): [W(1)][100.0%][w=2312KiB/s][w=578 IOPS][eta 00m:00s]
file1: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=530: Mon Dec  2 04:47:50 2019
  write: IOPS=577, BW=2310KiB/s (2366kB/s)(1024MiB/453837msec); 0 zone resets
    clat (usec): min=921, max=21609, avg=1715.19, stdev=743.28
     lat (usec): min=922, max=21611, avg=1717.64, stdev=743.29
    clat percentiles (usec):
     |  1.00th=[ 1205],  5.00th=[ 1254], 10.00th=[ 1319], 20.00th=[ 1352],
     | 30.00th=[ 1369], 40.00th=[ 1385], 50.00th=[ 1418], 60.00th=[ 1582],
     | 70.00th=[ 1795], 80.00th=[ 2114], 90.00th=[ 2311], 95.00th=[ 2376],
     | 99.00th=[ 3228], 99.50th=[ 8029], 99.90th=[ 9503], 99.95th=[10159],
     | 99.99th=[11207]
   bw (  KiB/s): min= 2160, max= 2504, per=100.00%, avg=2310.03, stdev=34.79, samples=907
   iops        : min=  540, max=  626, avg=577.46, stdev= 8.71, samples=907
  lat (usec)   : 1000=0.01%
  lat (msec)   : 2=75.77%, 4=23.49%, 10=0.68%, 20=0.06%, 50=0.01%
  cpu          : usr=0.77%, sys=3.67%, ctx=263680, majf=0, minf=26
  IO depths    : 1=100.0%, 2=0.0%, 4=0.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%
     submit    : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
     complete  : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
     issued rwts: total=0,262144,0,0 short=0,0,0,0 dropped=0,0,0,0
     latency   : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=1

Run status group 0 (all jobs):
  WRITE: bw=2310KiB/s (2366kB/s), 2310KiB/s-2310KiB/s (2366kB/s-2366kB/s), io=1024MiB (1074MB), run=453837-453837msec

Disk stats (read/write):
  mmcblk1: ios=1/262264, merge=0/91, ticks=1/435935, in_queue=435340, util=95.99%

IOPSは577，アクセス速度は2366kB/sです。